5月22日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所王恩多研究組的最新研究成果：“LeuRS can leucylate type I and type II tRNALeus in Streptomyces coelicolor”（https://doi.org/10.1093/nar/gkz443）。
tRNA根據(jù)可變環(huán)的大小分為兩類，長(zhǎng)的為I類、短的為II類。亮氨酰-tRNA合成酶（LeuRS）催化tRNALeu的亮氨?；傻牧涟滨?tRNA為蛋白質(zhì)生物合成的原料。通常，兩類tRNALeu由各自的LeuRS催化氨基酰化。但是，在天藍(lán)色鏈霉菌中的基因組中，只有一種LeuRS（ScoLeuRS）基因，卻存在兩類tRNALeu（ScotRNALeu）的基因。天藍(lán)色鏈霉菌屬于最高等的放線菌，具有次生代謝過(guò)程，能產(chǎn)生包括抗生素在內(nèi)的多種次生代謝產(chǎn)物。以往的研究表明ScotRNALeu的翻譯功能與天藍(lán)色鏈霉菌的次生代謝產(chǎn)生抗生素過(guò)程直接相關(guān)。因此，ScotRNALeu的氨基?；^(guò)程對(duì)于抗生素合成有重要意義。
在王恩多研究員的指導(dǎo)下，博士研究生范佳奕等人純化了ScoLeuRS和I類ScotRNALeu(CAA)和II類ScotRNALeu等受體的代表ScotRNALeu(UAA)。他們用酶學(xué)動(dòng)力學(xué)研究證明ScoLeuRS能夠亮氨酰化兩類ScotRNALeu，對(duì)II類ScotRNALeu(UAA)具有更高的催化效率。他們通過(guò)大量系統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)闡明了ScoLeuRS識(shí)別兩類ScotRNALeu的分子機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)：(1) ScoLeuRS與以前報(bào)道的LeuRS識(shí)別tRNALeu的傳統(tǒng)辨別子A73不同，它不識(shí)別A73，而識(shí)別C74; (2) ScotRNALeu可變環(huán)的個(gè)數(shù)而不是堿基類型與ScoLeuRS識(shí)別有關(guān)；(3) ScoLeuRS識(shí)別兩類ScotRNALeu的不同處在于tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)拐肘結(jié)構(gòu)的三個(gè)堿基對(duì)，II類ScotRNALeu(UAA)的三對(duì)三級(jí)結(jié)構(gòu)堿基對(duì)對(duì)它的氨基?；瘶O為重要，而I類ScotRNALeu(CAA)中的這三個(gè)堿基對(duì)并不重要；(4) ScoLeuRS的LSD結(jié)構(gòu)域賦予ScoLeuRS獨(dú)特的亮氨?；瘍深?EM>ScotRNALeu的能力, 鑒定了與此有關(guān)的關(guān)鍵氨基酸殘基。另外，他們通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)II類ScotRNALeu(UAA)的亮氨酰化水平與天藍(lán)色鏈霉菌的抗生素合成呈正相關(guān)。他們的研究揭示了一種稀有的LeuRS識(shí)別tRNALeu的新機(jī)制。
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目的資助。
天藍(lán)色鏈霉菌體內(nèi)回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明ScotRNALeu(UAA)的亮氨酰化水平與天藍(lán)色鏈霉菌的抗生素合成正相關(guān)
